Elementos de terras raraseles mesmos teñen ricas estruturas electrónicas e presentan moitas propiedades ópticas, eléctricas e magnéticas. Despois da nanomaterialización de terras raras, presenta moitas características, como efecto de tamaño pequeno, efecto de superficie específico elevado, efecto cuántico, propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas extremadamente fortes, supercondutividade, actividade química elevada, etc., que poden mellorar moito o rendemento e a función. de materiais e desenvolver moitos novos materiais. Terá un papel importante en campos de alta tecnoloxía como materiais ópticos, materiais emisores de luz, materiais cristalinos, materiais magnéticos, materiais de batería, electrocerámica, cerámica de enxeñería, catalizadores, etc.
1、 Campos de investigación e aplicación de desenvolvemento actual
1. Material luminiscente de terras raras: o po nano fluorescente de terras raras (po de TV en cor, po de lámpada), cunha eficiencia luminosa mellorada, reducirá moito a cantidade de terras raras utilizada. Usando principalmenteY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Candidatos novos materiais para a televisión en cor de alta definición.
2. Nano materiais supercondutores: os supercondutores YBCO preparados usando Y2O3, especialmente materiais de película delgada, teñen un rendemento estable, alta resistencia, fácil procesamento, preto da fase práctica e amplas perspectivas.
3. Materiais nanomagnéticos de terras raras: úsanse para a memoria magnética, fluído magnético, magnetorresistencia xigante, etc., mellorando moito o rendemento, facendo que os dispositivos sexan de alto rendemento e miniaturizados. Por exemplo, obxectivos de magnetorresistencia xigante de óxido (REMnO3, etc.).
4. Cerámicas de altas prestacións de terras raras: Electrocerámicas (sensores electrónicos, materiais PTC, materiais de microondas, capacitores, termistores, etc.) preparadas con ultrafinos ou nanómetros Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, etc., cuxas propiedades eléctricas, térmicas As propiedades e a estabilidade melloráronse moito, son un aspecto importante da actualización dos materiais electrónicos. As cerámicas sinterizadas a temperaturas máis baixas, como o nano Y2O3 e o ZrO2, teñen unha forte resistencia e tenacidade, e úsanse en dispositivos resistentes ao desgaste como rodamentos e ferramentas de corte; Mellorouse moito o rendemento dos capacitores multicapa e dos dispositivos de microondas feitos de nano Nd2O3, Sm2O3, etc.?
5. Nanocatalizadores de terras raras: en moitas reaccións químicas utilízanse catalizadores de terras raras. Se se usan nanocatalizadores de terras raras, a súa actividade catalítica e a súa eficiencia melloraranse moito. O po nano CeO2 actual ten as vantaxes de alta actividade, baixo prezo e longa vida útil no purificador de escape do automóbil, e substituíu a maioría dos metais preciosos, cun consumo anual de miles de toneladas.
6. Absorbedor de ultravioleta de terras raras:Nano CeO2O po ten unha forte absorción de raios ultravioleta e úsase en cosméticos de protección solar, fibras de protección solar, vidro do coche, etc.
7. Pulido de precisión de terras raras: CeO2 ten un bo efecto de pulido sobre o vidro e outros materiais. Nano CeO2 ten unha alta precisión de pulido e utilizouse en pantallas de cristal líquido, obleas de silicio, almacenamento de vidro, etc. En definitiva, a aplicación de nanomateriais de terras raras acaba de comezar e concéntrase no campo dos novos materiais de alta tecnoloxía, con alto valor engadido, ampla gama de aplicacións, enorme potencial e perspectivas comerciais moi prometedoras.
2, tecnoloxía de preparación
Na actualidade, tanto a produción como a aplicación de nanomateriais chamaron a atención de varios países. A nanotecnoloxía de China segue a progresar e a produción industrial ou a produción de proba realizouse con éxito en SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 e outros materiais en po a nanoescala. Non obstante, o proceso de produción actual e os elevados custos de produción son a súa fatal debilidade, que afectará á aplicación xeneralizada de nanomateriais. Polo tanto, é necesaria a mellora continua.
Debido á estrutura electrónica especial e ao gran radio atómico dos elementos de terras raras, as súas propiedades químicas son moi diferentes ás doutros elementos. Polo tanto, o método de preparación e a tecnoloxía de post-tratamento dos nanoóxidos de terras raras tamén son diferentes dos outros elementos. Os principais métodos de investigación inclúen:
1. Método de precipitación: incluíndo precipitación de ácido oxálico, precipitación de carbonatos, precipitación de hidróxido, precipitación homoxénea, precipitación de complexación, etc. A principal característica deste método é que a solución nuclea rapidamente, é fácil de controlar, o equipo é sinxelo e pode producir produtos de alta pureza. Pero é difícil de filtrar e fácil de agregar?
2. Método hidrotermal: acelera e fortalece a reacción de hidrólise dos ións en condicións de alta temperatura e presión, e forma núcleos nanocristalinos dispersos. Este método pode obter po de nanómetros con dispersión uniforme e estreita distribución do tamaño de partículas, pero require equipos de alta temperatura e alta presión, que son caros e inseguros de operar.
3. método de xel: é un método importante para a preparación de materiais inorgánicos, e desempeña un papel importante na síntese inorgánica. A baixa temperatura, os compostos organometálicos ou complexos orgánicos poden formar sol mediante polimerización ou hidrólise, e formar xel en determinadas condicións. Un tratamento térmico adicional pode producir fideos de arroz ultrafinos cunha superficie específica máis grande e unha mellor dispersión. Este método pódese levar a cabo en condicións suaves, obtendo un po con maior superficie e mellor dispersibilidade. Non obstante, o tempo de reacción é longo e tarda varios días en completarse, o que dificulta cumprir cos requisitos da industrialización?
4. Método en fase sólida: a descomposición a alta temperatura realízase mediante un composto sólido ou unha reacción intermedia en medio seco. Por exemplo, o nitrato de terras raras e o ácido oxálico mestúranse mediante moenda de bolas en fase sólida para formar un intermediario de oxalato de terras raras, que despois se descompón a alta temperatura para obter un po ultrafino. Este método ten unha alta eficiencia de reacción, equipos sinxelos e fácil operación, pero o po resultante ten unha morfoloxía irregular e unha uniformidade pobre.
Estes métodos non son únicos e poden non ser totalmente aplicables á industrialización. Existen moitos métodos de preparación, como o método de microemulsión orgánica, a alcoholise, etc.
3, Progreso no desenvolvemento industrial
A produción industrial moitas veces non adopta un só método, senón que se basea nos puntos fortes e complementa os puntos débiles, e combina varios métodos para acadar a alta calidade do produto, o baixo custo e o proceso seguro e eficiente necesario para a comercialización. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. fixo recentemente un progreso industrial no desenvolvemento de nanomateriais de terras raras. Despois de moitos métodos de exploración e innumerables probas, atopouse un método máis axeitado para a produción industrial: método de xel de microondas. A maior vantaxe desta tecnoloxía é que: a reacción orixinal do xel de 10 días redúcese a 1 día, polo que a eficiencia de produción aumenta 10 veces, o custo redúcese moito e a calidade do produto é boa, a superficie é grande. , a reacción de proba do usuario é boa, o prezo é un 30% inferior ao dos produtos estadounidenses e xaponeses, que é moi competitivo a nivel internacional, acadar un nivel avanzado internacional.
Recentemente, realizáronse experimentos industriais utilizando o método de precipitación, utilizando principalmente auga de amoníaco e carbonato de amoníaco para a precipitación, e utilizando disolventes orgánicos para a deshidratación e o tratamento de superficie. Este método ten un proceso sinxelo e baixo custo, pero a calidade do produto é pobre, e aínda hai algunhas aglomeracións que precisan melloras e melloras.
China é un país importante en recursos de terras raras. O desenvolvemento e a aplicación de nanomateriais de terras raras abriron novas vías para a utilización eficaz dos recursos de terras raras, ampliaron o alcance das aplicacións de terras raras, promoveron o desenvolvemento de novos materiais funcionais, aumentaron a exportación de produtos de alto valor engadido e melloraron os estranxeiros. intercambiar capacidades de ganancia. Isto ten unha importancia práctica importante para converter as vantaxes dos recursos en vantaxes económicas.
Hora de publicación: 27-Xun-2023